Optimization of glutaminase-free L-asparaginase production using mangrove endophytic Lysinibacillus fusiformis B27

Abstract

Background: The mangrove, Rhizophora mucronata, an essential source of endophytic bacteria, was investigated for its ability to produce glutaminase-free L-asparaginase. The study aimed to obtain glutaminase-free L-asparaginase-producing endophytic bacteria from the mangrove and to optimize enzyme production. Methods: The screening of L-asparaginase-producing bacteria used modified M9 medium. The potential producer was further analyzed with respect to its species using 16S rRNA gene sequencing. Taguchi experimental design was applied to optimize the enzyme production. Four factors (L-asparagine concentration, pH, temperature, and inoculum concentration) were selected at four levels. Results: The results indicated that the endophytic bacteria Lysinibacillus fusiformis B27 isolated from R. mucronata was a potential producer of glutaminase-free L-asparaginase. The experiment indicated that pH 6, temperature at 35°C, and inoculum concentration of 1.5% enabled the best production and were essential factors. L-asparagine (2%) was less critical for optimum production. Conclusions: L. fusiformis B27, isolated from Rhizophora mucronata, can be optimized for L-ASNase enzyme production using optimization factors (L-ASNase, pH, temperature, and inoculum), which can increase L-ASNase enzyme production by approximately three-fold.

Caracterización bioinformática y producción de L-asparaginasa de Bacillus sp. M62 aislado de las salinas de Maras, Cusco, Perú

“…produjo 131 U/mg usando L-asparagina 17.5 g/L, suplementado con extracto de levadura 12.5 g/L (Dinarvand et al 2020). De igual forma, Pseudonocardia endophytica VUK-10 registró 7.42 U/mL con L-asparagina 10 g/L y B. australimaris NJB19 37.93 U/mL con 24.4 g/L de este aminoácido, mientras que Lysinobacterium fusiformis B27 produjo 9.47 U/mL con 20 g/L (Kiranmayi et al 2014;Prihanto et al 2019;Chakravarty et al 2021). También, Golbabaie et al (2020), predijeron utilizando un diseño compuesto central hasta 1.73 U/ mL usando L-asparagina 10 g/L en Sarocladium strictum AG90, sin considerarlo significativo, además, Bacillus sp.…”

“…La L-asparaginasa es producida por microorganismos, vegetales y animales, siendo los primeros la fuente más importante debido a su rápida producción, además de permitir una eficiente purificación de la enzima y su escalamiento (Cachumba et al 2016). Entre los microorganismos utilizados en la producción de L-asparaginasa se encuentran los Streptomyces, Bacillus, Lysinibacillus, Staphylococcus, Rouxiella, Erwinia, Escherichia, Acinetobacter, Pseudomonas (Erva et al 2018;Arévalo-Tristancho et al 2019;Gilavand et al 2019;Prihanto et al 2019;Setiawan & Larasati 2019). Sin embargo, para lograr altos niveles de producción se requiere buena estabilidad en condiciones extremas, como la que han demostrado bacterias que mantienen actividad con alta eficiencia y termoestabilidad (Zuo et al 2015).…”